Enlace químico y geometría molecular

a) Identificación de los elementos.

• X: $[\text{He}]\,2s^2\,2p^4$ tiene $2 + 2 + 4 = 8$ electrones, así que $Z = 8$. Periodo 2 (capa $n = 2$) y grupo 16 ($10 + 6$ electrones de valencia): es el oxígeno, O.
• Y: $[\text{Ne}]\,3s^2$ tiene $10 + 2 = 12$ electrones, $Z = 12$. Periodo 3, grupo 2 (alcalinotérreos): es el magnesio, Mg.

b) Compuesto YX.

El magnesio tiene baja energía de ionización y pierde sus dos electrones $3s$ para quedar con la configuración del neón:$$\text{Mg} \longrightarrow \text{Mg}^{2+} + 2\,e^-$$El oxígeno, muy electronegativo, capta esos dos electrones y completa su octeto (también con la configuración del neón):$$\text{O} + 2\,e^- \longrightarrow \text{O}^{2-}$$Los iones, de cargas opuestas, se atraen y forman una red cristalina en proporción 1:1: $\text{MgO}$, óxido de magnesio. El enlace es iónico: hay transferencia de electrones de un metal a un no metal, con una gran diferencia de electronegatividad entre ellos.

c) Ciclo de Born-Haber del MgO.

La reacción de formación es $\text{Mg}(s) + \tfrac{1}{2}\,\text{O}_2(g) \rightarrow \text{MgO}(s)$, con entalpía $\Delta H_f$. El camino alternativo, paso a paso:$$\begin{array}{ccc} \text{Mg}(s) + \tfrac{1}{2}\,\text{O}_2(g) & \xrightarrow{\quad \Delta H_f \quad} & \text{MgO}(s) \\[4pt] \downarrow \Delta H_{\text{sub}} \quad \downarrow \tfrac{1}{2} D(\text{O=O}) & & \uparrow U \\[4pt] \text{Mg}(g) + \text{O}(g) & \xrightarrow{\ EI_1 + EI_2\ ;\ AE_1 + AE_2\ } & \text{Mg}^{2+}(g) + \text{O}^{2-}(g) \end{array}$$Por la ley de Hess, la suma de los siete pasos es igual a la entalpía de formación:$$\Delta H_f = \Delta H_{\text{sub}} + \tfrac{1}{2}D + EI_1 + EI_2 + AE_1 + AE_2 + U$$Los pasos 1 a 4 y el 6 absorben energía (la segunda afinidad es positiva: cuesta meter un electrón en un ion que ya es negativo); el paso 5 y, sobre todo, la energía reticular desprenden energía. Es la gran energía reticular de dos iones pequeños y de carga doble la que hace estable el $\text{MgO}$.